核一級(jí)BOSS頭焊縫返修水壓試驗(yàn)評(píng)估

戴猛 陳平 晉嘉昱 崔甫超

福建福清核電有限公司 福建福清 350318

水壓試驗(yàn)是指在密封狀態(tài)下，以水為介質(zhì)進(jìn)行的耐壓試驗(yàn)，目的是為了驗(yàn)證壓力邊界設(shè)備密封性及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，以及設(shè)備整體的安全裕度。確保從前一次水壓試驗(yàn)結(jié)束到下次試驗(yàn)實(shí)施之前的這段時(shí)間里反應(yīng)堆一回路系統(tǒng)在正常運(yùn)行和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)事故工況下是安全的，是滿足核安全法規(guī)的。根據(jù)RSE-M規(guī)范要求，重復(fù)性一回路系統(tǒng)水壓試驗(yàn)的周期為十年，而在兩次水壓試驗(yàn)時(shí)間間隔內(nèi)或多或少均會(huì)進(jìn)行一系列一回路的技改維修活動(dòng)，但是當(dāng)更換任一個(gè)組件或進(jìn)行了一項(xiàng)重大的維修作業(yè)后，可能會(huì)導(dǎo)致已進(jìn)行的水壓試驗(yàn)失效，因此需要對(duì)這些技改維修活動(dòng)進(jìn)行水壓試驗(yàn)評(píng)估，免除水壓試驗(yàn)的再鑒定要求。因此進(jìn)行技改維修活動(dòng)后的水壓試驗(yàn)的評(píng)估是有必要的[1]。

1 背景

1.1 項(xiàng)目來源

2016年4月6日，某電廠2號(hào)機(jī)組在運(yùn)行期間發(fā)生2RCP018VP脈沖管線BOSS頭焊縫漏水；據(jù)此事件核安全局發(fā)出“關(guān)于核電廠反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)部分管道與管座（BOSS頭）焊縫缺陷共性問題的經(jīng)驗(yàn)反饋”的函；函件中明確表述：考慮到一回路BOSS頭焊縫的重要性，結(jié)合營(yíng)運(yùn)單位和監(jiān)督站的反饋情況，NNSA提出要求：

（1）對(duì)于運(yùn)行機(jī)組、考慮到維修窗口等原因，對(duì)于同類BOSS頭焊縫，尤其是穩(wěn)壓器安全泄壓管線等重要部位，營(yíng)運(yùn)單位在分析評(píng)估、制定失效應(yīng)對(duì)預(yù)案并采取檢測(cè)措施的基礎(chǔ)上，于最近一次大修期間完成排查和返修處理工作；

（2）對(duì)存在超標(biāo)缺陷顯示焊縫，營(yíng)運(yùn)單位應(yīng)組織相關(guān)單位制定打磨補(bǔ)焊或更換BOSS頭重新焊接的方案，并經(jīng)設(shè)計(jì)認(rèn)可，同時(shí)營(yíng)運(yùn)單位要加強(qiáng)返修焊縫的無損檢測(cè)，確保焊縫的返修質(zhì)量。

1.2 BOSS頭簡(jiǎn)介

BOSS頭焊縫亦稱“接管座”焊縫，由BOSS頭和主管焊接組成，BOSS頭與主管焊接形式有兩種，一種是BOSS頭與主管直接相焊，另一種是BOSS頭與主管相焊后鉆孔；BOSS頭材質(zhì)為奧氏體不銹鋼（牌號(hào)有Z2CND1812N、Z2CN18-10），BOSS頭內(nèi)徑一般≤60mm。

圖1 騎坐式BOSS頭焊縫

圖2 嵌入式BOSS頭焊縫

1.3 評(píng)估原因

根據(jù)核安全局發(fā)文要求，某核電廠102、201、301大修期間，依次對(duì)1號(hào)機(jī)組、2號(hào)機(jī)組和3號(hào)機(jī)組一回路壓力邊界核一級(jí)BOSS 頭焊縫進(jìn)行全面排查，對(duì)查出超標(biāo)缺陷的BOSS頭焊縫實(shí)施返修處理，由于201、301大修均會(huì)在BOSS頭焊縫處理完成后進(jìn)行在役一回路水壓試驗(yàn)，因此可以不用進(jìn)行水壓試驗(yàn)評(píng)估。而1號(hào)機(jī)組在役一回路水壓試驗(yàn)已在101大修期間實(shí)施完畢，根據(jù)RSE-M規(guī)范，在役一回路水壓試驗(yàn)每隔十年進(jìn)行一次，所以102大修期間不會(huì)進(jìn)行在役一回路水壓試驗(yàn)，因此為了確保BOSS頭焊縫返修不會(huì)導(dǎo)致已實(shí)施的水壓試驗(yàn)失效，保證一回路的完整性以及管道的密封性和安全性，需要對(duì)102大修期間進(jìn)行處理的BOSS頭焊縫進(jìn)行水壓試驗(yàn)評(píng)估[2]。

某核電102大修期間一回路壓力邊界核一級(jí)BOSS 焊縫計(jì)劃RT 排查43條，其中外徑＞50mm或內(nèi)徑≥25mm 的BOSS 焊縫有16 條，對(duì)RT檢出超標(biāo)缺陷的BOSS 焊縫將立即實(shí)施返修。

2 評(píng)估過程

2.1 規(guī)范要求

根據(jù)RSE-M規(guī)范B2122章節(jié)：當(dāng)更換任意一個(gè)組件或進(jìn)行了一項(xiàng)重大的維修作業(yè)后，應(yīng)當(dāng)對(duì)回路實(shí)施包括水壓試驗(yàn)在內(nèi)的再鑒定（參考A8500和B8500分級(jí)的不同情況）。

RSE-M規(guī)范A8500章節(jié)將維修活動(dòng)分為非關(guān)注級(jí)（nonnotable）、關(guān)注級(jí)(notable)、特殊關(guān)注級(jí)(particular notable)、重要關(guān)注級(jí)（significant notable）4個(gè)級(jí)別，對(duì)于一回路/主二回路（CPP/CSP）的維修活動(dòng)分為：

非關(guān)注級(jí)；如果設(shè)計(jì)文件證明相關(guān)的完整性（其他情況下：材料的特性或應(yīng)力的狀況）不因維修操作而被懷疑，該維修活動(dòng)為非關(guān)注級(jí)。

關(guān)注級(jí)（非重要），符合如下定義情況之一：

B/C8523.1：對(duì)于密閉容器的承壓設(shè)備的力學(xué)性能影響有限的作業(yè)；

B/C8523.2：僅通過無損檢測(cè)進(jìn)行的再鑒定；

B/C8523.3：通過在役跟蹤和無損檢測(cè)進(jìn)行的再鑒定；

B/C8523.4：與前次活動(dòng)相關(guān)的偏離處理程序。

其他情況屬于重要關(guān)注級(jí)作業(yè)。

RSE-M規(guī)范A8550章節(jié)指出了維修分級(jí)與強(qiáng)制性法規(guī)之間的關(guān)系：

非關(guān)注級(jí)作業(yè)：此作業(yè)無需向管理當(dāng)呈遞文件。

關(guān)注級(jí)作業(yè)：此作業(yè)不質(zhì)疑以前再鑒定的條件。修復(fù)后的檢驗(yàn)可以代替設(shè)備的部分再鑒定。

重要關(guān)注級(jí)作業(yè)：需要再鑒定，包括重新實(shí)施法定水壓試驗(yàn)。

2.2 評(píng)估分析

根據(jù)上節(jié)摘取的規(guī)范A8500章節(jié)可知，只有將核一級(jí)BOSS頭焊縫的維修分級(jí)為非關(guān)注級(jí)或關(guān)注級(jí)（非重要）才不會(huì)導(dǎo)致之前實(shí)施的水壓試驗(yàn)失效，從而避免重新實(shí)施法定水壓試驗(yàn)。根據(jù)A8523.1章節(jié)，要將一回路/主二回路（CPP/CSP）的維修作業(yè)分級(jí)為關(guān)注級(jí)非重要必須滿足B/C8523.1—C8523.4所規(guī)定的四種情況。由于BOSS頭焊縫均為核一級(jí)部件，需根據(jù)B8500章節(jié)進(jìn)行劃分，因此BOSS頭焊縫維修需滿足B8523.1—B8523.4章節(jié)條款。

（1）B8523.1條款符合性：根據(jù)B8523.1Fa)，外徑小于或等于50mm，內(nèi)徑小于25mm時(shí)實(shí)施焊接或補(bǔ)焊的騎坐式連接管嘴或Boss管嘴或射線導(dǎo)源孔堵頭；經(jīng)排查，某核電廠102大修期間一回路壓力邊界核一級(jí)BOSS 焊縫計(jì)劃RT排查43條，有27條BOSS頭焊縫滿足此要求，遵循下列特殊的再鑒定要求即可判定為關(guān)注級(jí)作業(yè)（非重要）：

維修期間需要對(duì)KCU 沖擊功低于3daJ/cm2的奧氏體不銹鋼鐵素體鋼進(jìn)行焊接作業(yè)時(shí)，要在作業(yè)前提供文件以證明母材金屬不受影響。

當(dāng)需要對(duì)特殊情況Fa)的鐵素體鋼進(jìn)行焊接作業(yè)時(shí)，要在作業(yè)前提供文件以證明母材金屬不受影響。焊條應(yīng)是堿性低氫的，應(yīng)建立焊條烘干、預(yù)熱、后熱的程序。

（2）B8523.2條款符合性：對(duì)于外徑大于50mm，或外徑小于50mm，內(nèi)徑大于25mm的BOSS頭焊縫支管焊接不滿足B8523.1任何條款，并且由于BOSS頭焊縫返修焊接屬于手工氬弧焊，且由于現(xiàn)場(chǎng)條件所限制，只能進(jìn)行射線檢測(cè)。所以剩余的16條BOSS頭焊縫返修既不滿足B8523.2的要求（僅通過無損檢測(cè)進(jìn)行再鑒定的條件）。

（3）B8523.3條款符合性：BOSS頭焊縫返修焊接屬于手工氬弧焊，不滿足B8523.3A和B的要求（通過實(shí)施跟蹤和無損檢測(cè)進(jìn)行再鑒定的條件：只適用于管道對(duì)接焊縫），根據(jù)B8523.3C手工焊的其他情況：對(duì)于B8523.1未覆蓋的焊接作業(yè)和手工補(bǔ)焊，對(duì)此B8523.2條款的情況不適用或B8523.3A和B未覆蓋，為便于定級(jí)關(guān)注級(jí)作業(yè)，維修文件要設(shè)定與前面條款相似的條款[3]。

（4）B8523.4條款符合性：與前面條款相比產(chǎn)生偏差的處理程序，如果再鑒定的條件不滿足從B8523.1至B8523.3的要求，營(yíng)運(yùn)單位可以在編制文件分析偏差和證明措施滿足要求的基礎(chǔ)上申請(qǐng)將分級(jí)維持在關(guān)注（非重要級(jí)）。

因此，根據(jù)B8523C和B8523.4章節(jié)要求，為了將維修作業(yè)分級(jí)為關(guān)注（非重要級(jí)），將制定類似于B8523.3A和B相類似的條款，也就是制作焊接見證件：模擬現(xiàn)場(chǎng)條件，包括現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)障礙，焊縫可達(dá)性困難等，由同一焊工按照相同的焊接工藝（包括坡口、點(diǎn)焊方式和焊接位置等）進(jìn)行焊接，同時(shí)建立焊接跟蹤單（記錄根部和填充焊道所使用的焊接工藝、焊接分布圖、焊接所使用的特殊姿勢(shì)、每一焊道在9點(diǎn)鐘位置的電流讀數(shù)、填充焊道的數(shù)目等），并且在焊接結(jié)束后進(jìn)行射線探傷，確保焊縫合格。

某核電廠102大修期間一回路壓力邊界內(nèi)不滿足B8523.1Fa)外徑大于50mm的BOSS頭焊縫有16條需要參照B8523C和B8523.4章節(jié)要求制作水壓試驗(yàn)見證件，根據(jù)BOSS有焊縫類型的不同，在福清現(xiàn)場(chǎng)車間由焊工根據(jù)與設(shè)計(jì)產(chǎn)品焊縫相同的技術(shù)制作7個(gè)BOSS 焊縫返修驗(yàn)證件。

3 評(píng)估流程總結(jié)

根據(jù)此次對(duì)于核一級(jí)BOSS頭焊縫的水壓試驗(yàn)評(píng)估的經(jīng)驗(yàn)，可以對(duì)于一回路/主二回路的設(shè)備或部件上的維修活動(dòng)進(jìn)行一個(gè)評(píng)估流程分析，為以后類似的維修活動(dòng)提供一個(gè)可以借鑒的做法。主要流程如下：①先根據(jù)RSE-M規(guī)范先對(duì)維修活動(dòng)進(jìn)行分級(jí)；②根據(jù)規(guī)范確定相應(yīng)級(jí)別的維修活動(dòng)是否會(huì)導(dǎo)致已實(shí)施的水壓試驗(yàn)失效；③為了豁免水壓試驗(yàn)采取相應(yīng)的措施將維修分級(jí)降低。

4 結(jié)語

某核電廠102大修期間對(duì)于核一級(jí)BOSS頭進(jìn)行水壓試驗(yàn)評(píng)估的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，為以后此類在重復(fù)性一回路水壓試驗(yàn)之后在一回路壓力邊界上進(jìn)行的維修活動(dòng)，進(jìn)行水壓試驗(yàn)評(píng)估提供寶貴的經(jīng)驗(yàn)。并可以推廣應(yīng)用到其他類型的壓水堆核電機(jī)組，為促進(jìn)核電的國(guó)產(chǎn)化作出貢獻(xiàn)。